CN116219135A - 一种超薄高磁感取向硅钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种超薄高磁感取向硅钢的制备方法，涉及取向电工钢生产技术领域。具体工艺包括一次冷轧、脱碳渗氮、二次冷轧、涂隔离剂、高温退火、激光刻痕等工艺过程，所得超薄高磁感取向硅钢化学成分：C：0.020％～0.085％、Si：2.80％～3.60％、Als：0.010％～0.020％、N：0.0080％～0.0100％、Mn：0.030％～0.150％、S：0.0050％～0.0150％、微量辅助抑制剂P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和≤1.70％、其余为Fe和杂质,制备出的产品厚度≤0.10mm，磁感应强度B8≥1.935T，铁损P17/50≤1.02W/kg。

Description

一种超薄高磁感取向硅钢的制备方法
技术领域
本发明涉及取向电工钢生产技术领域，具体涉及一种超薄高磁感取向硅钢的制备方法。
背景技术
冷轧取向硅钢薄带是军工生产和电子工业中一种重要的原材料，要求具有良好的磁性能，包括较低的铁损和较高的磁感应强度。而磁性能的改善也是本领域技术人员一直以来对取向硅钢研究中所追求的课题。随着中高频变压器、脉冲变压器、脉冲发电机、通讯用的扼流线圈、电感线圈、储存和记忆元件等大量使用，对于厚度≤0.10mm的超薄高磁感取向硅钢的需求量越来越多。
目前制备取向硅钢的技术已经比较普遍，其产品厚度均在0.23mm左右。而制备厚度≤0.10mm的超薄高磁感取向硅钢的技术还比较有限。申请号为CN202010758881.9,发明名称为“一种高磁感取向硅钢极薄带的制备方法”中公开了一种制备成品厚度在0.1mm以下的高磁感取向硅钢的技术方案；具体是以0.15～0.35厚成品取向硅钢为原料，采用第一次冷轧→第一次高温退火→第二次冷轧→第二次高温退火→细化磁畴的工艺过程进行生产。
该种方案采用成品取向硅钢为原料进行生产加工，原料成本较为昂贵，另外在加工过程中采用罩式退火，不利于连续生产，而且生产时间周期比较长。
本项发明以普通的热轧卷为原料进行超薄高磁感取向硅钢的制造生产，显著降低生产成本，并使成品取向硅钢的磁感强度略有提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，采用价格低廉的热轧卷板为原料，限定其原料成分，选择抑制剂的种类和数量，采用特定的连续式加热退火炉进行一次退火并脱碳渗氮，加之二次轧制、二次退火和激光刻痕，以此获得理想的超薄高磁感取向硅钢，使得自身的发明目的得以有效实现。
本发明方法的具体内容如下所述：
本发明方法以厚度为2.00mm的热轧卷板为原料，所制取的超薄高磁感取向硅钢化学成分按重量百分比计：C：0.020％～0.085％、Si：2.80％～3.60％、Als：0.010％～0.020％、N：0.0080％～0.0100％、Mn：0.030％～0.150％、S：0.0050％～0.0150％、微量辅助抑制剂P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和≤1.70％、其余为Fe和不可避免的杂质,制备出厚度≤0.10mm的超薄高磁感取向硅钢。
本发明以P、Cu、Sn、Bi、Sb、Cr等为辅助抑制剂，这是因为P、Cu、Sn、Bi等属于界面富集元素，极易在相界、晶界富集，从而阻止第二相和基体晶粒的长大，利于Goos晶粒再结晶。但P、Cu、Sn、Bi等元素含量过高轧制时容易出现边部开裂，因此，微量辅助抑制剂的用量为：P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和≤1.70％。
生产中，所述超薄高磁感取向硅钢通过一次冷轧、退火脱碳渗氮、二次冷轧、涂隔离剂、高温退火、激光刻痕以及拉伸平整退火制备而成，其中：
1)一次冷轧：对2.0mm厚热轧卷进行一次冷轧，一次冷轧总压下量≥90％；制得≤0.20mm的一次冷轧带钢；
2)退火脱碳渗氮：将一次冷轧带钢放入同一个连续式加热退火炉中进行退火脱碳和渗氮处理，退火温度为750～850℃，保温时间为2～8min，保护气为N2和湿的H2混合气体，N2与H2之比为1:2.5～3.5，待温度降至500℃时，通入N2进行快速冷却至45℃；脱碳渗氮最终C≤30ppm，渗入氮含量在50～350ppm；
3)二次冷轧：对经过退火脱碳渗氮处理过的一次冷轧带钢进行二次冷轧，单道次压下率为10～25％，控制成品最终厚度≤0.1mm，制得二次冷轧带钢；
4)涂隔离剂：向二次冷轧带钢表面涂MgO隔离剂；MgO溶液温度为4～10℃：隔离剂MgO的单面涂布量控制在4～8g/m2；然后干燥并卷取；
5)高温退火：采用二次保温方式进行高温退火，即退火温度在800～1150℃时，保温5～10小时，并在全H2或N2与H2的混合气体下进行；N2与H2混合气体中按体积百分比为50～100％的N2与50～0％的H2；当退火温度升至1150～1230℃时，在此温度下保温5～20小时，并在全H2气氛下进行；其中，退火温度在自800℃升温至1230℃时，控制升温速度在20～60℃/h；
6)激光刻痕：采用CO2气体激光器，激光功率5～30kw，沟槽深度为0.6～2.5μm，沟槽宽度为20～30μm，扫描速度为450-750mm/s，带钢线速度为40～50m/min。
7)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂绝缘涂层，以此获得超薄高磁感取向硅钢。
进一步地，所述超薄高磁感取向硅钢制备过程中脱碳渗氮在一个加热退火炉中完成。
进一步地，所述超薄高磁感取向硅钢厚度为0.10mm以下，其磁感应强度B8≥1.935T，铁损P17/50≤1.02W/kg。
本发明的有益效果为：
1)本发明采用热轧卷板为原料，大幅减低生产成本，同时采用连续式加热退火炉代替罩式退火炉，实现退火脱碳和渗氮在同一个加热退火炉中依次进行，大幅缩减实际生产工艺流程。
2)本发明采用的激光刻痕深度为0.6～2.5μm，不会损伤取向硅钢硅酸镁底层，对绝缘涂层的破坏极小；
3)生产的超薄取向硅钢产品厚度小于0.10mm，进一步提升了取向硅钢产品薄度，同时也保证其磁感强度、铁损率，市场应用前景广阔。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本项发明作进一步说明。
实施例1
以厚度为2.00mm的热轧卷板为原料，制备出厚度0.10mm的超薄高磁感取向硅钢，其化学成分按重量百分比计：C：0.055％、Si：3.00％、Als：0.016％、N：0.0089％、Mn：0.110％、S：0.008、微量辅助抑制剂P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和＝1.70％、其余为Fe和不可避免的杂质,
生产中，所述超薄高磁感取向硅钢通过一次冷轧、退火脱碳渗氮、二次冷轧、涂隔离剂、高温退火、激光刻痕以及拉伸平整退火制备而成，其中：
1)次冷轧：对2.0mm厚热轧卷进行一次冷轧，一次冷轧总压下量达到90％；制得0.20mm厚的一次冷轧带钢；
2)退火脱碳渗氮：在同一个连续式加热退火炉中对0.20mm厚的一次冷轧带钢进行退火脱碳和渗氮处理，退火温度为835℃，保温时间为5min，保护气为N2和湿的H2混合气体，N2与H2之比为1:2.9，待温度降至500℃时，通入N2进行快速冷却至45℃；脱碳渗氮完成后，最终C含量为20ppm，渗入氮含量为250ppm；
3)二次冷轧：对经过退火脱碳渗氮处理过的一次冷轧带钢进行二次冷轧，控制成品最终厚度0.1mm，制得二次冷轧带钢；
4)涂隔离剂：向二次冷轧带钢表面涂MgO隔离剂；MgO溶液温度为5℃：隔离剂MgO的单面涂布量控制在6g/m2；然后干燥并卷取；
5)高温退火：采用二次保温方式进行高温退火，即退火温度在900℃，保温7小时，并在全H2气体下进行；当退火温度升至1180℃时，在此温度下保温15小时，并在全H2气氛下进行；其中，退火温度在自800℃升温至1180℃时，控制升温速度在40℃/h；
6)激光刻痕：采用CO2气体激光器，激光功率25kw，沟槽深度为2.0μm，沟槽宽度为30μm，扫描速度为500mm/s，带钢线速度为40m/min；
7)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂绝缘涂层，以此获得超薄高磁感取向硅钢。
所制得的超薄高磁感取向硅钢厚度为0.10mm，其磁感应强度B8＝1.95T，铁损P17/50＝1.00W/kg。
实施例2
以厚度为2.00mm的热轧卷板为原料，制备出厚度0.09mm的超薄高磁感取向硅钢，超薄高磁感取向硅钢的化学成分按重量百分比计：C：0.065％、Si：
3.20％、Als：0.015％、N：0.0079％、Mn：0.09％、S：0.012、微量辅助抑制剂P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和＝1.69％、其余为Fe和不可避免的杂质,
生产中，所述超薄高磁感取向硅钢通过一次冷轧、退火脱碳渗氮、二次冷轧、涂隔离剂、高温退火、激光刻痕以及拉伸平整退火制备而成，其中：
1)一次冷轧：对2.0mm厚热轧卷进行一次冷轧，一次冷轧总压下量达到90％；制得0.20mm厚的一次冷轧带钢；
2)退火脱碳渗氮：在同一个连续式加热炉退火炉中对0.20mm厚的一次冷轧带钢进行退火脱碳和渗氮处理，退火温度为830℃，保温时间为7min，保护气为N2和湿的H2混合气体，N2与H2之比为1:2.5，待温度降至500℃时，通入N2进行快速冷却至45℃；脱碳渗氮完成后最终C含量为250ppm，渗入氮含量在200ppm；
3)二次冷轧：对经过退火脱碳渗氮处理过的一次冷轧带钢进行二次冷轧，控制成品最终厚度0.09mm，制得二次冷轧带钢；
4)涂隔离剂：向二次冷轧带钢表面涂MgO隔离剂；MgO溶液温度为6℃：隔离剂MgO的单面涂布量控制在5g/m2；然后干燥并卷取；
5)高温退火：采用二次保温方式进行高温退火，即退火温度在890℃，保温10小时，N2与H2的混合气体下进行；N2与H2混合气体中按体积百分比为75％的N2与25％的H2；当退火温度升至1200℃时，在此温度下保温15小时，并在全H2气氛下进行；其中，退火温度在自800℃升温至1200℃时，控制升温速度在60℃/h；
6)激光刻痕：采用CO2气体激光器，激光功率20kw，沟槽深度为1.5μm，沟槽宽度为20μm，扫描速度为550mm/s，带钢线速度为40m/min；
7)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂绝缘涂层，以此获得超薄高磁感取向硅钢。
最终获得的超薄高磁感取向硅钢厚度为0.09mm，其磁感应强度B8＝1.96T，铁损P17/50≤0.98W/kg。

Claims (2)

1.一种超薄高磁感取向硅钢的制备方法，其特征在于以厚度为2.00mm的热轧卷板为原料，所制取的超薄高磁感取向硅钢化学成分按重量百分比计：C：0.020％～0.085％、Si：2.80％～3.60％、Als：0.010％～0.020％、N：0.0080％～0.0100％、Mn：0.030％～0.150％、S：0.0050％～0.0150％、微量辅助抑制剂P+Cu+Sn+Bi+Sb+Cr之和≤1.70％、其余为Fe和不可避免的杂质,制备出厚度≤0.10mm的超薄高磁感取向硅钢；
生产中，所述超薄高磁感取向硅钢通过一次冷轧、退火脱碳渗氮、二次冷轧、涂隔离剂、高温退火、激光刻痕以及拉伸平整退火制备而成，其中：
1)一次冷轧：对2.0mm厚热轧卷进行一次冷轧，一次冷轧总压下量≥90％；制得≤0.20mm的一次冷轧带钢；
2)退火脱碳渗氮：将一次冷轧带钢放入同一个连续式加热退火炉中进行退火脱碳和渗氮处理，退火温度为750～850℃，保温时间为2～8min，保护气为N2和湿的H2混合气体，N2与H2之比为1:2.5～3.5，待温度降至500℃时，通入N2进行快速冷却至45℃；脱碳渗氮最终C≤30ppm，渗入氮含量在50～350ppm；
3)二次冷轧：对经过退火脱碳渗氮处理过的一次冷轧带钢进行二次冷轧，单道次压下率为10～25％，控制成品最终厚度≤0.1mm，制得二次冷轧带钢；
4)涂隔离剂：向二次冷轧带钢表面涂MgO隔离剂；MgO溶液温度为4～10℃：隔离剂MgO的单面涂布量控制在4～8g/m2；然后干燥并卷取；
5)高温退火：采用二次保温方式进行高温退火，即退火温度在800～1150℃时，保温5～10小时，并在全H2或N2与H2的混合气体下进行；N2与H2混合气体中按体积百分比为50～100％的N2与0～50％的H2；当退火温度升至1150～1230℃时，在此温度下保温5～20小时，并在全H2气氛下进行；其中，退火温度在自800℃升温至1230℃时，控制升温速度在20～60℃/h；
6)激光刻痕：采用CO2气体激光器，激光功率5～30kw，沟槽深度为0.6～2.5μm，沟槽宽度为20～30μm，扫描速度为450-750mm/s，带钢线速度为40～50m/min。
7)拉伸平整退火：完成拉伸平整退火和涂绝缘涂层，以此获得超薄高磁感取向硅钢。
2.根据权利要求1所述的超薄高磁感取向硅钢，其特征在于，超薄高磁感取向硅钢的磁感应强度B8≥1.935T，铁损P17/50≤1.02W/kg。
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